2928.pdf
(
1444 KB
)
Pobierz
Zegar na lampach Nixie LC–516
PROJEKTY CZYTELNIKÓW
Dział „Projekty Czytelników” zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie bierze
odpowiedzialności za prawidłowe działanie opisywanych układów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie, chociaż
sprawdzamy poprawność konstrukcji.
Prosimy o nadsyłanie własnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane
oświadczenie,
że artykuł jest własnym opracowaniem autora i nie był dotychczas nigdzie publikowany
. Honorarium za publikację
w tym dziale wynosi 250,– zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie
prawo do dokonywania skrótów.
Zegar na lampach Nixie LC–516
W ostatnim czasie do redakcji
napływa wiele „lampowych”
projektów. Większość z nich
to oczywiście wzmacniacze
audio, wiadomo – cieszą się
one bardzo pozytywną opinią
audiofili. Konstruktorzy nie
zapomnieli też o takich hitach,
jakimi niegdyś były lampki
Nixie. Kiedyś pozyskiwane przez
amatorów nie zawsze legalnymi
metodami, dzisiaj dostępne za
pół darmo na różnych aukcjach
internetowych.
Rekomendacje:
projekt dedykowany tym
wszystkim, którym znudziły się
standardowe zegary mechaniczne
i „zimne” wyświetlacze LED.
Era lampowych urządzeń daw-
no już minęła. Wydawać by się
mogło, że układy zbudowane na
lampach elektronowych, zastąpione
przez wszędobylski krzem udały
się do lamusa elektronicznej hi-
storii. Lampowe konstrukcje au-
dio podbijają jednak serca coraz
to większej rzeszy użytkowników.
Podobnie jest z konstrukcjami ze-
garów bazujących na „wiekowych”
wskaźnikach Nixie. Zasoby Interne-
tu dostarczają przeróżnych rozwią-
zań układowych z wykorzystaniem
pełnego wachlarza produkowanych
lamp. Konstrukcje te łączy urok
wiekowych lamp i ciepłe światło
neonówek z nowoczesnością modu-
łu sterującego.
staje rynek wtórny i aukcje interne-
towe. W
tab. 3.
przedstawiono sta-
ny sterowników Nixie dostępnych
w różnych wariantach. Układ 74141
posiada ponadto odpowiednik ro-
syjski – K(M)155ID1 (pisownia pol-
ska) – K(M)155
ИД
1 (pisownia ory-
ginalna) i wiele różnych oznaczeń:
DM74141, DM–8640–N, SN74141,
FLL101, FJL101.
Konstrukcja zegara opiera się
na podzespołach komunikujących
się z wykorzystaniem magistrali I
2
C.
Poszczególne bloki funkcyjne podłą-
czone do magistrali to:
Tab. 1. Opis wyprowadzeń lampy
LC–516/IN–1
Oznaczenie
wyprowadzenia
Numer nóżki
Opis budowy
Schemat ideowy zegara został
przestawiony na
rys. 1.
W projekcie
zastosowano łatwo dostępne lampy
LC–516, których cokół pokazano
na
fot. 2,
a w
tab. 1
zamieszczono
opis wyprowadzeń
.
Możliwe jest
również zastosowanie lamp IN–1,
należy tylko pamiętać o odpowied-
nim dobraniu rezystorów ograni-
czających prąd katody. Dane lamp
LC–516 i IN–1 oraz odpowiadająca
im wartość rezystorów R2...R7 za-
warto w
tab. 2
. Elementem niezbęd-
nym do poprawnej pracy lamp jest
układ dekodera BCD na kod „1
z 10” wyposażony ponadto w sto-
pień wyjściowy przystosowany do
pracy z wysokim napięciem wskaź-
ników Nixie. Przedstawione założe-
nia spełnia układ 74141 (7441) i je-
go zamienniki. Ponieważ układ ten
nie jest już produkowany i rzadko
występuje w sklepach, praktycznie
jedynym źródłem zdobycia go pozo-
A
11
K0
10
K1
1
K2
2
K3
3
K4
4
K5
5
Projekt
159
K6
6
K7
7
K8
8
K9
9
PODSTAWOWE PARAMETRY
Tab. 2. Najważniejsze parametry za-
stosowanych wskaźników Nixie
Typ
• Zasilanie: 230 VAC
• Pobór prądu: 40 mA
• Podtrzymanie bateryjne: ogniwo 3,6 V
• Pole odczytowe: 6 cyfr – lampy Nixie
LC–516/IN–1
• Wskazania: czasu, daty i temperatury
• Odczyt temperatury: dwu punktowy
• Rozdzielczość czujników temperatury: 8
bitów
• Zakres pomiaru temperatury: 0ºC...99ºC
• Dokładność pomiaru temperatury: ±2°C
w zakresie (–10°C...85°C)
IN–1
LC–516
Wysokość cyfr [mm]
18
15,5
Średnica [mm]
35
35
Wysokość [mm]
65
65
Średnica pinu [mm]
2,36
2,36
Min. Vcc (zapłon) [V] 170
170
Napięcie pracy [V]
133
124
Prąd katody [mA]
2.5
2
R2...R7 [k
V
]
10
15
Elektronika Praktyczna 2/2008
103
Zegar na lampach Nixie LC–516
– mikrokontroler ATtiny25,
– zegar czasu rzeczywistego (RTC)
DS1629,
– czujnik temperatury LM75,
– bufor wyjściowy PCF8574.
Funkcję RTC pełni układ
DS1629 wyposażony dodatkowo
w czujnik temperatury o rozdziel-
czości 9 bitów i dokładności ±2°C
w przedziale od −55°C do +125°C
(±0,5°C dla przedziału od −35°C
do +110°C). Odpowiednie wpisy
w rejestrze konfiguracyjnym włącza-
ją alarm w momencie przekroczenia
wyznaczonej temperatury (możliwa
Rys. 1. Schemat ideowy zegara
104
Elektronika Praktyczna 2/2008
Zegar na lampach Nixie LC–516
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
R1: 100 k
V
R2...R7: 15 k
V
*
R8, R10...R14, R17...R20, R27, R30:
100
V
R9, R21, R22, R25: 10 k
V
R15, R16: 4,7 k
V
R23, R24, R32, R33: 62 k
V
R26: 20 k
V
R28: 0
V
(zworka)
R29: 40 k
V
Kondensatory
C1: 2200
m
F/25 V
C2, C5, C8: 100 nF
C3: 100
m
F/25 V
C4: 470
m
F/10 V
C6: 100 nF
C7: 10
m
F/350 V
Półprzewodniki
IC1...IC6: SN74141
IC7: DS1629
IC8, IC9, IC10: PCF8574T
IC11: ATtiny25
IC12: 7805DT
IC13: LM75AD
D1: 1N4446
D2, D3: BAT42
T1: BF422
Inne
Q1: kwarc 32768 Hz
TUBE1...TUBE6: lamki NIXIE LC–516/
IN–1
F1: 100 mA
TR1, TR2: TEZ 10,0/D (9 V/1 A do
druku)
S1, S2, S3: mikrołącznik 6x6
B1, B2: B125
BATT1: 3,6 V
ISP: 2x3 goldpin
Złącze AK505/2
Neonówki (4 sztuki)
Oprawka baterii
Oprawka bezpiecznika
Fot. 2. Wygląd cokołu lampy Nixie
LC–516/IN–1
wego źródła zasilania w wypadku
odłączenia napięcia sieciowego.
Należy w tym miejscu wspomnieć,
iż w trybie ciągłej pracy czujnika
temperatury (domyślne ustawienia
układu) pobierany prąd jest znacz-
nie większy od wartości typowej
dla samego modułu odmierzającego
czas. Dlatego też w warunkach czę-
stych braków napięcia zasilającego
wskazane jest zastosowanie źródła
podtrzymania o znaczniej pojemno-
ści lub (co oczywiście jest lepszym
rozwiązaniem) przełączenie DS1629
w tryb konwersji na żądanie. Linia
zasilająca została rozdzielona za
pomocą diod D2 i D3, co pozwo-
liło zastosować dodatkowe źród-
ła zasilania. Producent gwarantuje
poprawną pracę układu w zakresie
napięć od +2,2 V do +5 V.
Nad poprawną pracą całe-
go urządzenia czuwa procesor
ATtiny25. Dysponując zaledwie 5
wyprowadzeniami wejścia/wyjścia
(PB5 pełni rolę zerowania, aby
możliwe było korzystanie z trybu
ISP) udało się zapanować nad ko-
munikacją z układami ekspande-
rów, RTC, czujnikiem temperatury,
obsługą klawiatury i sterowaniem
neonówek.
Do połączenia z DS1629, eks-
panderami PCF8574 i zewnętrznym
czujnikiem temperatury LM75 po-
służyła magistrala I
2
C. Linie SDA
i SCL zostały podłączone odpowied-
nio do PB4 i PB3. Są one podciąg-
nięte do zasilania rezystorami R15
i R16. Dodatkowe rezystory na li-
niach magistrali tworzą z pojemnoś-
cią ścieżek filtr dolnoprzepustowy
i dodatkowo pozwoliły na bardziej
eleganckie poprowadzenie połączeń
na płytce obwodu drukowanego.
jest praca jako termostat w wyzna-
czonym przedziale temperatur) lub
standardowo w chwili zrównania
się aktualnego czasu z wartościami
zapisanymi w pamięci. W projekcie
funkcja termostatu i alarmu nie jest
wykorzystywana, ale profilaktycznie
umieściłem na płytce drukowanej
odpowiednie pola lutownicze przy
wyprowadzeniach ALRM i OSC
(wyjścia typu „open–drain”). Na
wyprowadzeniu OSC (przy ustalo-
nych wartościach bitów OS1 i OS2)
można uzyskać przebieg o częstotli-
wości f
0
, f
0
/4, f
0
/8. Do poprawnej
pracy zegara wymagany jest tylko
kwarc zegarkowy i oczywiście na-
pięcie zasilające. W układzie prze-
widziałem możliwość zastosowania
baterii/akumulatorka jako dodatko-
Tab. 3. Zestawienie stanów sterowników Nixie
Wejście
(54/74)141
(54/74)41
(54/74)41A
(54/74)41B
D C B A
Wyjście
Wyjście
Wyjście
Wyjście
0 0 0 0
0
0
0
0
0 0 0 1
1
1
1
1
0 0 1 0
2
2
2
2
0 0 1 1
3
3
3
3
0 1 0 0
4
4
4
4
0 1 0 1
5
5
5
5
0 1 1 0
6
6
6
6
0 1 1 1
7
7
7
7
1 0 0 0
8
8
8
8
1 0 0 1
9
9
9
9
1 0 1 0
–
*
0
8
1 0 1 1
–
*
1
9
1 1 0 0
–
*
2
8
1 1 0 1
–
*
3
9
1 1 1 0
–
*
4
8
1 1 1 1
–
*
5
9
* Stan na wyjściu zmienny w zakresie 8–2 i 9–3
Elektronika Praktyczna 2/2008
105
Zegar na lampach Nixie LC–516
Rys. 3. Widok płytki z obwodem drukowanym zegara
Sterowanie neonówek odbywa
się poprzez linię PB0 i tranzystor
T1, każda z kontrolek (punkty X1...
X8) jest podłączona poprzez rezy-
stor 63 kV do źródła wysokiego
napięcia zasilającego anody lamp.
Przyciski menu zostały podłą-
czone do portu PB2 pracującego
jako wejście przetwornika ADC.
Każdy z przycisków tworzy w mo-
mencie załączenia inny dzielnik
napięcia (razem z rezystorem R21)
na wejściu przetwornika, co jedno-
znacznie określa, który, lub które
przyciski zostały naciśnięte. Funk-
cje poszczególnych przycisków są
następujące:
– S1 – menu/kolejna nastawa/za-
pis do pamięci
– S2 – zwiększenie aktualnej war-
tości
– S3 – zmniejszenie aktualnej
wartości
Mikrokontroler jest taktowany
z wewnętrznego oscylatora RC i pra-
cuje na ustawieniach fabrycznych
(CKSEL=0010 i CKDIV8 zaprogra-
mowany), co daje w konsekwencji
sygnał zegarowy o częstotliwości
1 MHz.
Łącznikiem pomiędzy mikrokon-
trolerem i sterownikami lamp został
układ PCF8574T. Wersja zakończo-
na literami AT posiada inaczej ko-
dowany adres bazowy i w wypad-
ku zastosowania takich układów
wymagana jest korekta w listingu
programu parametru
Ic_1w
. Każdy
z układów PCF8574 obsługuje dwie
lampy, co wiąże się z koniecznoś-
cią przesłania do niego w jednym
bajcie zakodowanych wartości dla
dwóch dekoderów 74141. Czynność
tę wykonuje podprogram
Replace
.
Ponieważ w zegarze pracują trzy
układy ekspanderów, koniecznym
było przydzielenie im odpowied-
nich adresów – podpięcie wypro-
wadzeń adresowych A0, A1 i A2
do masy, albo plusa zasilania.
Zasilacz został zrealizowany
na dwóch identycznych transfor-
matorach. Rozwiązanie tego typu
zapewnia odseparowanie zegara
od sieci elektrycznej wraz z uzy-
skaniem wysokiego napięcia dla
wskaźników. Napięcie zasilające do
cyfrowej części zegara dostarcza
układ ze stabilizatorem IC12.
Dodatkowy czujnik temperatu-
ry LM75, połączony z płytą zega-
ra za pomocą przewodów, pozwa-
la mierzyć temperaturę otoczenia.
Odczyt temperatury z układu RTC,
jak również z mikrokontrolera
(ATtiny25 posiada wbudowany
czujnik temperatury) dostarcza in-
formacji o warunkach panujących
na płytce zegara.
Zegar zmontowano na płyt-
ce drukowanej przedstawionej na
rys.
3
.
nego do pracy jako zwykły timer
z preskalerem 1/1024. W obsłudze
przerwania sprawdzana jest wartość
odczytana z przetwornika ADC (ob-
sługa klawiatury) i zwiększany jest
licznik pracy, w takt którego są
wyświetlane określone informacje.
Następnie deklarowane są zmienne
wykorzystywane w podprogramach,
a po nich występują same pod-
programy. Przed skokiem do pętli
głównej zostaje uruchomione prze-
rwanie od Timer0 i następuje jego
inicjalizacja poprzez wpisanie do
rejestru Tcnt0 określonej warto-
ści. Zapisywane są również dane
konfiguracyjne do układu DS1629.
W pętli głównej program sprawdza
wartość zmiennej
Glob
, która opi-
suje sposób pracy całego zegara.
Mamy tu następujące przypadki:
Glob=0
– normalna praca ze-
gara charakteryzowana przez pa-
rametr
Licz
określający zależność
czasową pomiędzy prezentacją cza-
su, daty i temperatury,
Glob>0
– tryb ustawiania zega-
ra/datownika i wpisywania danych
do pamięci RTC.
Każde naciśniecie przycisku
S1
zwiększa zmienną
Glob
, powodu-
jąc tym samym przeskakiwanie po
kolejnych ustawianych parametrach.
W trybie programowania wyłączone
są neonówki. Z ustawień zegara zo-
stały wyłączone sekundy, które po
zapisaniu do pamięci układu usta-
wiane są na „00”. Program zawarty
w
list. 1
po skompilowaniu zajmu-
je 97% pamięci programu. Można
oczywiście zastosować mikrokontro-
ler z większym rozmiarem pamięci
(ATtiny45/ATtiny85) i dodać kolejne
funkcje (np. budzik, termostat, ob-
sługę pilota itd.)
Jarosław Sieracki
jarek_sieracki@o2.pl
Opis działania programu
Jak w każdym programie, na
początku deklarujemy typ mikro-
kontrolera, dla którego będzie kom-
pilowany program. Następnie okre-
ślamy częstotliwość sygnału zega-
rowego. Kolejne kroki to deklaracja
portów wejścia i wyjścia. W tym
wypadku określamy, do których pi-
nów jest dołączona magistrala I
2
C
oraz jakim sygnałem będą sterowa-
ne neonówki („Dot”). Kolejne wpi-
sy do rejestrów konfigurują sposób
pracy przetwornika ADC (napięcie
zasilania jako źródło napięcia re-
ferencyjnego, sygnał badany pobie-
rany z kanału ADC1 – PB2), prze-
łączają wejście z trybu cyfrowego
w tryb analogowy (rejestr Didr0)
oraz uruchamiają tryb konwersji
i sposób komunikowania się z pro-
gramem. Podobnie sytuacja wygląda
dla układu Timer0 skonfigurowa-
106
Elektronika Praktyczna 2/2008
Plik z chomika:
neo666x
Inne pliki z tego folderu:
7150.pdf
(834 KB)
6636.pdf
(956 KB)
9890.pdf
(831 KB)
ESP_NIXIE.ZIP
(972 KB)
5613.pdf
(2796 KB)
Inne foldery tego chomika:
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin